CORRELAÇÃO ENTRE DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS E TENSÕES RESIDUAIS EM JUNTAS SOLDADAS POR RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Abstract

CORRELATION BETWEEN DISLOCATION DENSITY AND RESIDUAL STRESSES IN ELECTRIC RESISTANCE WELDED JOINTS. Knowledge of the residual stresses generated in the welding process is significant for the performance and service life of welded structures and components. Furthermore, dislocation density is an important indicator of the mechanical properties of a welded joint. In this context, this work aims to study the residual stresses generated in welded joints of advanced high-strength steel (22MnB5) with an Fe-Zn alloy coating, known as GA (galvannealed), using the resistance welding process, and to correlate the values obtained with the dislocation density, through theoretical calculations. Shear tests were performed to obtain the mechanical properties of the welded joints. The residual stresses were analyzed experimentally by X-ray diffraction sen²ψ technique. Vickers microhardness analyses were performed, and the measurement results were incorporated into mathematical formulations to estimate dislocation densities in the analyzed regions, using a model based on microhardness measurements. Microstructural characterizations were performed using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) techniques, correlating them with the residual stress results. At the end of the analysis, measurements were made via the nanoindentation technique. The shear test results indicate that the best condition was 85% maximum power, which was the condition used in the remainder of the study. The dislocation densities obtained were in the order of 10^14 m-2 for the base metal and in the order of 10^15~16 m-2 for the weld metal, which agree with those found in the literature. The measured residual stresses indicate compressive values with averages ranging from 250 MPa to 450 MPa, accompanied by hardness values ranging from 200 HV to 600 HV. In the nanoindentation test, an elastic modulus of 215 GPa was found for the weld metal and 313 GPa for the base metal. The results demonstrate that the proposed technique is promising for the evaluation of dislocation density, given that it is a less complex technique when compared to other methods such as transmission electron microscopy (TEM). Another positive point is that it has a good correlation with the residual stress results.

CORRELAÇÃO ENTRE DENSIDADE DE DISCORDÂNCIAS E TENSÕES RESIDUAIS EM JUNTAS SOLDADAS POR RESISTÊNCIA ELÉTRICA. O conhecimento das tensões residuais geradas no processo de soldagem apresenta especial importância no desempenho e na vida útil das estruturas e componentes soldados. Outrossim, a densidade de discordância é um importante indicativo das propriedades mecânicas de uma junta soldada. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo estudar as tensões residuais geradas em juntas soldadas de aço avançado de alta resistência (22MnB5), com revestimento de liga Fe-Zn, denominado GA (galvannealed), pelo processo soldagem por resistência, e também correlacionar os valores obtidos com a densidade de discordâncias, através de cálculo teórico. Foram feitos ensaios de cisalhamento para obter as propriedades mecânicas das juntas soldadas. As tensões residuais foram analisadas experimentalmente por difração de raios–X, usando a técnica do sen²ψ. Análises de microdureza Vickers foram realizadas e os resultados das medições foram incorporados nas formulações matemáticas para estimativa das densidades de discordâncias nas regiões analisadas, empregando um modelo baseado em medições de microdureza. As caracterizações microestruturais foram feitas através das técnicas de microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), correlacionando-as com os resultados de tensões residuais. Finalizando as análises, foram feitas medições via técnica de nanoindentação. Os resultados do ensaio de cisalhamento indicam que a melhor condição foi a de 85% da potência máxima, sendo a condição usada no restante do estudo. As densidades de discordâncias obtidas foram na ordem de 10^14 m-2 para o metal base e na ordem de 10^15~16 m-2 para o metal de solda, que estão de acordo com os encontrados na literatura. As tensões residuais medidas indicam valores compressivos com médias variando de -250 MPa a -450 MPa, acompanhadas por valores de dureza variando de 200 HV a 600 HV. No ensaio de nanoindentação foram encontrados para o metal de solda um módulo de elasticidade de 215 GPa e para o metal de base 126 GPa. Os resultados demonstram que a técnica proposta é promissora para a avaliação da densidade de discordância, tendo em vista ser uma técnica menos complexa quando comparada com outros métodos como, por exemplo, microscopia eletrônica de transmissão (MET). Outro ponto positivo é a boa correlação com os resultados de tensão residual.